[發(fā)明專利]一種基于雙級最優(yōu)充電策略的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111768311A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏鋼鋒;丁俐夫;黎為
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H02J3/32
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明公開了一種基于雙級最優(yōu)充電策略的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。針對當(dāng)前智能微電網(wǎng)架構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計了一種能量管理系統(tǒng)模型，可普遍應(yīng)用于配備插電式混合動力汽車充電設(shè)施的新型社區(qū)、新型停車場與公共充電站等微電網(wǎng)中。為了實現(xiàn)微電網(wǎng)能量管理的負(fù)荷曲線與經(jīng)濟(jì)分配需求，本發(fā)明采用雙級最優(yōu)充電策略，上級算法模型以的負(fù)載曲線“削峰填谷”為優(yōu)化目標(biāo)，下級算法模型用于使所有用戶的充電成本達(dá)到最小，通過引入決策變量與指定算法優(yōu)先級的方法，實現(xiàn)微電網(wǎng)負(fù)荷曲線和用戶充電成本的聯(lián)合求解，最大限度地為配備插電式混合動力汽車充電設(shè)施的微電網(wǎng)能量管理提供可行的方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電網(wǎng)能源綜合控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙級最優(yōu)充電策略的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，由于化石能源緊張與環(huán)境污染帶來的問題，插電式混合動力汽車已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。然而，當(dāng)插電式混合動力汽車大量且無序地接入電網(wǎng)時，會增加或產(chǎn)生新的峰值負(fù)荷，導(dǎo)致變壓器的過熱和過載，從危及電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行。隨著插電式混合動力汽車逐漸步入大眾視野，對于裝配了此類充電設(shè)備的新型社區(qū)、停車場等環(huán)境，其微電網(wǎng)能量管理問題將會面臨新的挑戰(zhàn)。

為了使得電動汽車的最優(yōu)充電策略更廣泛的應(yīng)用于微電網(wǎng)能量管理中，研究人員對經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的協(xié)調(diào)充電算法進(jìn)行了詳細(xì)研究。例如：專利文獻(xiàn)CN109094381A公開了一種綜合充電需求和電網(wǎng)負(fù)荷曲線的算法，以削峰填谷為目標(biāo)，結(jié)合用戶響應(yīng)，采用啟發(fā)式算法介入分時電價時段。專利文獻(xiàn)CN110015090A實現(xiàn)了功率分擔(dān)的制定，從而引導(dǎo)充電行為向有序性的轉(zhuǎn)變。專利文獻(xiàn)CN110733370A提出了一種可以處理經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與負(fù)荷曲線的雙層優(yōu)化算法，但算法先指定最優(yōu)調(diào)度計劃，再判斷負(fù)荷曲線是否滿足要求，兩層算法之間的交互性沒有很好的體現(xiàn)。因此，在當(dāng)前的研究中，尚且沒有一個完整的能源管理系統(tǒng)模型，適用于當(dāng)前智能微電網(wǎng)架構(gòu)。對于同時考慮微電網(wǎng)負(fù)荷曲線和用戶充電成本的多目標(biāo)優(yōu)化問題，還沒有比較高效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有能源管理系統(tǒng)架構(gòu)的不足，提出了一種基于雙級最優(yōu)充電策略的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，針對配備插電式混合動力汽車充電設(shè)施的微電網(wǎng)，提供了可行的能量管理方案。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于雙級最優(yōu)充電策略的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，包括硬件層、算法層與交互部分。

所述硬件層包括儲能模塊、調(diào)度模塊與負(fù)荷模塊。

所述儲能模塊包括微電網(wǎng)中的分布式電源與可以配置的蓄能設(shè)備。蓄電池、移動式蓄電站等蓄能設(shè)備與充電樁可以直接用于插電式混合動力汽車的充電中。

所述調(diào)度模塊包含微電網(wǎng)網(wǎng)架及其內(nèi)部的配電站、變壓器等。

所述負(fù)荷模塊包含插電式混合動力汽車充電所需的充電樁與微電網(wǎng)中的其他負(fù)荷。

所述算法層實現(xiàn)了兩種算法的功能，分別為負(fù)載平衡算法與經(jīng)濟(jì)調(diào)度算法，用于解決無序充電帶來的微電網(wǎng)負(fù)荷曲線問題。

所述負(fù)載平衡算法用于解決微電網(wǎng)負(fù)荷曲線問題，通過尋優(yōu)算法分配電動車輛充電的電能，使得低壓變壓器側(cè)的總負(fù)載曲線，即電動車輛充電負(fù)載和其他負(fù)載的總和曲線，盡可能平衡，以實現(xiàn)負(fù)載曲線“削峰填谷”目的。

負(fù)載平衡算法內(nèi)容如下：在時間窗口1到N-1內(nèi)，對于m個電動汽車充電節(jié)點，為使得電動車輛充電調(diào)度計劃P與其他負(fù)載Q總和的曲線最平，所述問題可以描述為如下有限時域優(yōu)化問題：

其中X_k為k時刻微電網(wǎng)提供給m個電動汽車充電節(jié)點的所有電能，Q_k為k時刻其他負(fù)載，為第i個電動汽車充電節(jié)點負(fù)載的上限，γ是理想的平衡功率曲線。

所述經(jīng)濟(jì)調(diào)度算法用于求解使得所有用戶充電成本最小的電動車輛充電調(diào)度計劃，所述問題可以描述為如下優(yōu)化問題：